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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Dichtungen und Strukturen,
die verwendet werden, um eine Fluiddichtung zwischen mehreren mechanischen
Elementen oder Strukturelementen zu bewirken, und genauer Verbunddichtungen
und -strukturen, die verwendet werden, um Fluiddichtungen zwischen
mechanischen Elementen oder Strukturelementen, die bezüglich zueinander
relativ beweglich sein können,
zu bewirken, wobei die Dichtung sowohl bei Niederdruckals auch bei
Hochdruck-Anwendungen wirksam ist.
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Dichtungen
werden üblicherweise
verwendet, um eine Substanz, wie ein Fluid oder ein Gas, das sich
in einem Bereich oder einer Zone befindet, daran zu hindern, in
einen anderen Bereich oder eine andere Zone zu entweichen, während sie
eine relative Bewegung von zwei oder mehr mechanischen Komponenten
erlauben, wobei eine der mechanischen Komponenten beide Bereiche
oder Zonen durchquert. Derartige Dichtungen können auch verwendet werden,
um Verunreinigungen wie Schmutz, Staub oder andere Materialien vom
Partikeltyp daran zu hindern, in einen bestimmten Bereich oder eine bestimmte
Zone zu gelangen. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, ein Schmiermittel
in einem bestimmten Bereich oder einer bestimmten Zone zu halten,
während
man Staub oder andere Partikel daran hindert, in diese Zone zu gelangen
und das Schmiermittel zu verunreinigen.
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Wie
Durchschnittsfachleute wissen, erhöht die Fähigkeit, eine angemessene Schmierung
zwischen zwei relativ beweglichen Maschinenkomponenten aufrecht
zu erhalten, sowie die Fähigkeit,
Verunreinigungen daran zu hindern, zwischen die zwei relativ beweglichen
Maschinenkomponenten zu gelangen, stark die Betriebseffizienz der
Maschinenkomponenten und verringert auch stark den Verschleiß derartiger
Komponenten, wodurch ihre Gebrauchsdauer erhöht wird. Zusätzlich kann
die Fähigkeit,
ein Fluid in einer bestimmten Zone zu halten, manchmal während relativ
zu anderen, der Zone benachbarten Bereichen erhöhte Drücke ausgeübt werden, für den ordnungsgemäßen Betrieb
der Maschine, der Vorrichtung oder der Struktur bzw. des Konstrukts,
worin die Dichtung angebracht ist, wesentlich sein.
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Ein
alltägliches
Beispiel für
mechanische Komponenten, die sich bezüglich zueinander bewegen, ist
ein Kolben und eine Bohrung (die auch als eine Stange und ein Zylinder
bezeichnet werden können).
Beispielsweise kann ein Kolben eine äußere Oberfläche haben, die zu der inneren
Oberfläche
einer Bohrung, in der sich der Kolben axial, mit oder ohne Drehung,
bewegt, komplementär
und im Wesentlichen koaxial ist. Es ist üblicherweise wünschenswert,
dass kein Fluid um den Kolben herum fließt, so dass Druck im Inneren
der Bohrung den Kolben dazu veranlassen kann, sich zu bewegen. Darüber hinaus
ist es auch bevorzugt, dass der Kolben in der Bohrung relativ zentriert
bleibt, um die Oberflächen
des Kolbens und der Bohrung daran zu hindern, einander zu berühren.
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Dichtungen
nehmen verschiedene Formen an und sind aus zahlreichen Arten von
Materialien hergestellt, abhängig
von ihrem beabsichtigten Einsatz und ihrer voraussichtlichen Arbeitsumgebung. O-Ringe
sind ein Beispiel für
eine einfache Art von Dichtung. Eine andere Art von Dichtung, die
konventionell in Verbindung mit zwei oder mehr relativ beweglichen
Maschinenkomponenten verwendet wird, sind Lippendichtungen. Im Allgemeinen
zeigen Lippendichtungen eine kompliziertere Querschnittsgeometrie
als O-Ringe und sind dementsprechend komplizierter herzustellen.
O-Ringe und Lippendichtungen sind relativ einfach hinsichtlich ihres
Einbaus und ihrer Wirkungsweise, wie Durchschnittsfachleute wissen.
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Eine
andere Art von verfügbarer
Dichtung kann als eine Verbunddichtung bezeichnet werden. Beispiele
für Verbunddichtungen
sind in dem Tanner erteilten US-Patent Nr. 3 848 880 und dem Beck
erteilten US-Patent Nr. 4 635 945 beschrieben. Im Allgemeinen umfassen
Verbunddichtungen zwei oder mehr Dichtungs-Elemente oder -Komponenten,
die miteinander zusammenwirken und in Abhängigkeit voneinander die Trennung
mehrerer Zonen oder Bereiche definieren und aufrecht erhalten, wie
hierin oben diskutiert. Die zwei unterschiedlichen Dichtungselemente
können
zwei im Wesentlichen ringförmige
oder ringartige Bestandteile, die aus unterschiedlichen Materialien
ausgebildet sind, umfassen, um aus den unterschiedlichen Dichtungseigenschaften
oder anderen strukturellen Eigenschaften, die von derartigen unterschiedlichen
Materialien geboten werden, Vorteile zu ziehen. Beispielsweise kann
eines der Dichtungselemente aus einem spezifischen Material hergestellt
und dazu ausgelegt sein, bei relativ niedrigen Drücken eine
effiziente Dichtung zu schaffen, während ein anderes der Dichtungselemente
aus einem wesentlich verschiedenen Material hergestellt und dazu
ausgelegt sein kann, eine effiziente Dichtung zu schaffen, wenn
es erhöhten
Drücken
ausgesetzt wird.
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Manchmal
können
Verbunddichtungen so gestaltet sein, dass ein Teil eines Dichtungselements in
ein Teil eines anderen Dichtungselements kooperativ eingreift und
sich damit verhakt, wie in den vorher erwähnten Patenten von Tanner und
Beck beschrieben. Derartige zusammenwirkende und sich verhakende
Strukturen bzw. Konstrukte sind jedoch oft schwierig ordnungsgemäß zusammenzusetzen. Darüber hinaus
werden Verbunddichtungen oft während
des Einbaus zwischen, beispielsweise, zwei relativ bewegliche Maschinenelemente
getrennt, was das Entfernen und erneute Zusammensetzen der Dichtungselemente
erfordert.
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Beispielsweise
ist, auf 1 Bezug nehmend,
ein Querschnitt einer Verbunddichtung 10 gezeigt, die der
von dem Beck-Patent beschriebenen im Wesentlichen ähnlich ist.
Die Dichtung 10 umfasst ein erstes Dichtungselement 12 und
ein zweites Dichtungselement 14. Das zweite Dichtungselement 14 zeigt
eine Querschnittsgeometrie, die eine Verengung 16 und eine
Auskehlung 18, die relativ zu der Verengung 16 radial
vergrößert ist,
definiert. Das erste Dichtungselement 12 umfasst einen
Vorsprung 20, der eine Querschnittsgeometrie zeigt, die
zu der Auskehlung 18 des zweiten Dichtungselements 14 komplementär ist. Der
Verengung 16 benachbart ist ein Paar abgewinkelter Oberflächen 22,
die einen Winkel θ1
definieren, der näherungsweise
60° beträgt, wie die
Oberflächen
sich in Richtung auf die Verengung 16 zu erstrecken. An
der entgegengesetzten Seite der Verengung 16 ist ein Paar
abgewinkelter Oberflächen 24,
die einen Winkel θ2
definieren, der näherungsweise
40° beträgt, wie
die Oberflächen
sich von der Verengung weg erstrecken. Das erste Dichtungselement 12 umfasst
Oberflächen, die
komplementär mit
den abgewinkelten Oberflächen 22 und 24 des zweiten
Dichtungselements 14 zusammenpassen.
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Während die
geometrische Gestaltung bzw. Konfigurierung der Dichtung 10 eine
relativ wirkungsvolle Verzahnung zwischen dem ersten Dichtungselement 12 und
dem zweiten Dichtungselement 14 schaffen kann (d.h. mittels
der verglichen mit der Verengung 16 vergrößerten Auskehlung 18 und
des zusammenwirkend dazu passenden Vorsprungs 20), hat
es dieselbe Gestaltung schwierig gemacht, das erste Dichtungselement 12 und
das zweite Dichtungselement 14 zusammenzusetzen (oder erneut zusammenzusetzen).
Beispielsweise mögen
die radial vergrößerten Teile
des Vorsprungs 20 (d.h. der Teil, der dazu gestaltet ist,
in die Auskehlung 18 passförmig einzugreifen) nicht, wie
beabsichtigt, vollständig
in die Auskehlung 18 eingesetzt oder in sie eingebaut werden.
Vielmehr kann einer der sich radial erstreckenden Ränder des
Vorsprungs 20 an einem Rand der Verengung 16 hängen bleiben
und nicht vollständig
in der Auskehlung 18 angeordnet werden. In einem anderen
Beispiel kann Luft zwischen dem Vorsprung 20 und der Auskehlung 18 eingeschlossen
werden, so dass das erste Dichtungselement 12 nicht, wie
beabsichtigt, vollständig
in das zweite Dichtungselement 14 eingepasst ist. Die teilweise
Passung einer Komponente relativ zu der anderen kann eine schädliche Auswirkung
auf die Wirkungsweise der Verbunddichtung 10 haben.
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Es
ist daher wünschenswert,
eine Verbunddichtung bereitzustellen, die unter variierenden Bedingungen
eine wirkungsvolle Abdichtung zwischen mehreren Maschinenelementen
schafft, die auch einfach herzustellen, zusammenzusetzen und einzubauen
ist.
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Erfindungsgemäß wird ein
Verbunddichtungskonstrukt gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren zur Ausbildung einer Dichtung gemäß Anspruch
11 bereitgestellt. Ausführungsformen
der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verbunddichtung bereitgestellt.
Die Verbunddichtung umfasst ein erstes, im Wesentlichen ringförmiges Dichtungselement
mit einem oberen Körperteil,
einem Halsteil und einem axialen Vorsprung. Der obere Körperteil
umfasst gegenüberliegende,
geneigte Oberflächen,
die sich zum Halsteil erstrecken, die einen ersten Winkel definieren.
Der axiale Vorsprung umfasst gegenüberliegende geneigte Oberflächen, die
sich zu einem axialen Ende des axialen Vorsprungs erstrecken, die
einen zweiten Winkel definieren, wobei der erste Winkel und der zweite
Winkel im Wesentlichen gleich bzw. ähnlich sind. Die Verbunddichtung
umfasst außerdem
ein zweites, im Wesentlichen ringförmiges Dichtungselement mit
einem Mündungsteil,
einem Halsteil und einem Auskehlungsteil, wobei der axiale Vorsprung
so gestaltet ist, dass er sich in einer verhakenden Weise komplementär im Eingriff
mit dem Auskehlungsteil befindet.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Herstellung einer Dichtung bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das
Herstellen eines ersten, im Wesentlichen ringförmigen Dichtungselements, umfassend
das Definieren bzw. Festlegen eines oberen Körperteils, eines Halsteils
und eines axialen Vorsprungs. Gegenüberliegende geneigte Oberflächen werden
an dem oberen Körperteil
ausgebildet, dass sie sich zu dem Halsteil erstrecken und einen
ersten Winkel definieren. Gegenüberliegende
geneigte Oberflächen
werden auch an dem axialen Vorsprung ausgebildet, die sich zu einem
axialen Ende des axialen Vorsprungs erstrecken und einen zweiten
Winkel definieren, der zu dem ersten Winkel im Wesentlichen gleich
bzw. ähnlich
ist. Ein zweites, im Wesentlichen ringförmiges Dichtungselement wird
ebenfalls so ausgebildet, dass es einen Mündungsteil, einen Halsteil
und einen Auskehlungsteil umfasst. Der axiale Vorsprung des ersten
Dichtungselements wird in einer verhakenden Weise in dem Auskehlungsteil
des zweiten Dichtungselement angeordnet, um die Verbunddichtung zu
bilden.
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Gemäß noch einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Dichtungskonstrukt
bereitgestellt. Das Dichtungskonstrukt umfasst ein erstes Maschinenelement
und ein zweites Maschinenelement, wobei das erste Maschinenelement
und das zweite Maschinenelement so gestaltet sind, dass sie eine
relative Bewegung des einen bezüglich
des anderen in Einklang bringen. Eine im Wesentlichen ringförmige Aushöhlung ist
in dem ersten Maschinenelement ausgebildet, und eine Verbunddichtung
ist in der im Wesentlichen ringförmigen
Aushöhlung
angebracht. Die Verbunddichtung umfasst ein erstes, im Wesentlichen ringförmiges Dichtungselement
mit einem oberen Körperteil,
einem Halsteil und einem axialen Vorsprung. Der obere Körperteil
umfasst gegenüberliegende
geneigte Oberflächen,
die sich zu dem Halsteil erstrecken, die einen ersten Winkel definieren.
Der axiale Vorsprung umfasst gegenüberliegende geneigte Oberflächen, die
sich zu einem axialen Ende des axialen Vorsprungs erstrecken, die
einen zweiten Winkel definieren, wobei der erste Winkel und der
zweite Winkel im Wesentlichen gleich bzw. ähnlich sind. Die Verbunddichtung
umfasst außerdem
ein zweites, im Wesentlichen ringförmiges Dichtungselement mit
einem Mündungsteil,
einem Halsteil und einem Auskehlungsteil, wobei der axiale Vorsprung
so gestaltet ist, dass er in einer verhakenden Weise mit dem Auskehlungsteil
komplementär
im Eingriff ist.
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Die
vorstehenden und andere Vorteile der Erfindung werden deutlich werden
beim Lesen der folgenden genauen Beschreibung und bei Bezugnahme
auf die Zeichnungen, in denen:
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1 eine
Teil-Querschnittsansicht einer Verbunddichtung des Stands der Technik
ist;
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2 eine
perspektivische Schnittansicht einer Verbunddichtung gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ist;
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3 eine
vergrößerte Querschnittsansicht eines
Teils der in 2 gezeigten Verbunddichtung ist;
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4A und 4B die
Querschnittskonturen von Dichtungselementen der in 2 gezeigten Dichtung
zeigen;
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5 eine
Querschnittsansicht einer Verbunddichtung ist, die in einer Vorrichtung
oder einem Konstrukt mit relativ beweglichen Maschinenelementen
gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung eingebaut ist; und
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6 eine
Teil-Querschnittsansicht einer Verbunddichtung gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist.
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Die 2 und 3 stellen
eine Verbunddichtung 100 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. 2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Dichtung 100, wobei ein
Abschnitt entfernt ist, um Querschnittsdetails verschiedener Dichtungskomponenten
zu zeigen. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht
der in 2 gezeigten Dichtungskomponenten. Die Dichtung 100 ist
als ein im Wesentlichen ringartiges oder ringförmiges Konstrukt ausgebildet,
und in der bezüglich
der 2 und 3 beschriebenen Ausführungsform
ist sie ein kontinuierliches bzw. durchgehendes Konstrukt. In anderen
Ausführungsformen
kann die Dichtung eine geteilte Struktur aufweisen, wobei sich zwei
zusammenpassende Enden an, beispielsweise, einer gewinkelten oder
einer abgestuften Grenzfläche
treffen, wie Durchschnittsfachleute wissen.
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Die
Dichtung 100 umfasst ein erstes Dichtungselement 102 und
ein zweites Dichtungselement 104. Das erste Dichtungselement 102 greift
passförmig
in das zweite Dichtungselement 104 ein, so dass die zwei
Dichtungselemente 102 und 104 wirkungsvoll miteinander
verhakt werden und im Wesentlichen als eine einzige Einheit wirken
können,
wenn sie in einer Maschine oder einem Konstrukt eingebaut werden,
wie unten detaillierter beschrieben wird. In einer Ausführungsform
kann das erste Dichtungselement 102 aus einem relativ weicheren
Material als dasjenige des zweiten Dichtungselements 104 ausgebildet werden.
Beispielsweise kann das erste Dichtungselement 102 aus
einem Material wie Synthesekautschuk oder anderen synthetischen
Elastomeren, einschließlich
wärmehärtbaren
und thermoplastischen Materialien, ausgebildet werden, während das
zweite Dichtungselement 104 aus einem Material wie relativ härteren Elastomeren
oder Gummi, oder aus Kunststoffen wie Polyurethanen und Polyamiden
ausgebildet werden kann. Selbstverständlich können verschiedene andere Ausführungsformen
in Abhängigkeit
von, beispielsweise, den beabsichtigten Anwendungen und Umgebungen,
in denen die Dichtung 100 erwartungsgemäß verwendet werden wird, unterschiedliche
Materialien beinhalten.
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Wie
hierin oben angegeben, wirken die Dichtungselemente 102 und 104 zusammen,
um in Zusammenwirkung die Dichtung 100 zu definieren. Jedes
Dichtungselement 102 und 104 umfasst jedoch Merkmale,
die dabei helfen, ihre komplementäre und zusammenwirkende Natur
zu ermöglichen.
Die 4A und 4B stellen
Querschnittskonturen des ersten Dichtungselements 102 bzw.
des zwei ten Dichtungselements im nicht-zusammengesetzten Zustand
dar, um einige der Merkmale, die mit derartigen Dichtungselementen 102 und 104 verknüpft sind,
besser zu beschreiben. Es wird zuerst auf 4A in
Verbindung mit den 2 und 3 Bezug
genommen, wobei das erste Dichtungselement einen oberen Körperteil 110,
einen Bereich von verringerter Querschnittsweite, der als ein Halsteil 112 bezeichnet
wird, und einen unteren Körperteil,
oder was als ein axialer Vorsprung 114 bezeichnet werden kann,
umfasst. Der obere Körperteil 110 umfasst
eine radial äußere Lippe 116 und
eine radial innere Lippe 118. Die radial äußere Lippe 116 ist
eine axiale Strecke „X" von der radial inneren
Lippe 118 beabstandet angeordnet. Der axiale Abstand X
zwischen den zwei Lippen 116 und 118 hilft, der
Dichtung 100 Stabilität zu
verleihen, wenn sie in einer beabsichtigten Umgebung eingebaut ist,
wie beim Lesen der weiteren Beschreibung deutlich werden wird.
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Der
obere Körperteil 110 umfasst
zwei gegenüberliegende
geneigte Oberflächen,
eine radial innere Oberfläche 120A und
eine radial äußere Oberfläche 120B,
die sich zu dem Halsteil 112 erstrecken. Die zwei gegenüberliegenden
geneigten Oberflächen 120A und 120B des
oberen Körperteils
definieren zwischen sich einen Winkel α1. In einer Ausführungsform
kann der Winkel α1
näherungsweise
60° oder
größer sein.
In einer bestimmten Ausführungsform
kann der Winkel α1
näherungsweise
85° sein. Zusätzlich kann
der Winkel α1
in einer Ausführungsform
kongruent um eine sich in axialer Richtung erstreckende Achse 121 sein.
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Der
axiale Vorsprung 114 umfasst zwei gegenüberliegende geneigte Oberflächen, eine
radial innere Oberfläche 122A und
eine radial äußere Oberfläche 122B,
die sich von dem Halsteil 112 weg erstrecken und die einen
Winkel β definieren.
In einer Ausführungsform
kann der Winkel β näherungsweise 90° oder größer sein.
In einer bestimmten Ausführungsform
kann der Winkel β näherungsweise
98° sein.
Wie bei dem Winkel α1
kann der Winkel β um die
axiale Achse 121 kongruent sein.
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Der
axiale Vorsprung 114 umfasst außerdem zwei gegenüberliegende
geneigte Oberflächen,
eine radial innere Oberfläche 124A und
eine radial äußere Oberfläche 124B,
die sich zu einer im Wesentlichen flachen Unterseite 126 des
axialen Vorsprungs 114 erstrecken. Die zwei geneigten Oberflächen 124A und 124B defi nieren
zwischen sich einen Winkel α2, der
dem Winkel α1
im Wesentlichen ähnlich
ist. Mit anderen Worten, die radial innere Oberfläche 120A ist
im Wesentlichen parallel zur radial inneren Oberfläche 124A,
und die radial äußere Oberfläche 120B ist
im Wesentlichen parallel zur radial äußeren Oberfläche 124B.
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Es
wird nun auf 4B in Verbindung mit den 2 und 3 Bezug
genommen, wobei die zweite Dichtung 104 etwas, was als
ein Mündungsteil 130 bezeichnet
werden kann, eine Öffnung
von verringerter Querschnittsweite, die ein Verengungsteil 132 genannt
werden kann, und eine Auskehlung 134, die eine Querschnittsweite
aufweist, die größer als diejenige
des Verengungsteils 132 ist, umfasst. Das zweite Dichtungselement 104 umfasst
zwei gegenüberliegende
geneigte Wände,
einschließlich
einer radial inneren Wand 140A und einer radial äußeren Wand 140B,
die sich von dem Mündungsteil 130 zu dem
Verengungsteil 132 erstrecken und einen Winkel α1 definieren.
Mit anderen Worten, die radial innere Wand 140A und die
radial äußere Wand 140B definieren
einen Winkel, der demjenigen ähnlich
ist, der von der radial inneren Wand 120A und der radial äußeren Wand 120B des
ersten Dichtungselements 102 definiert wird, um an solchen
Stellen einen komplementären
Sitz zwischen den zwei Dichtungselementen 102 und 104 zu
schaffen (siehe 2 und 3).
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Gegenüberliegende
geneigte Wände,
wozu die radial innere Wand 142A und die radial äußere Wand 142B gehören, erstrecken
sich von dem Verengungsteil 132 in die Auskehlung 134 und
definieren einen Winkel β,
der dem Winkel, der von der radial inneren Wand 122A und
der radial äußeren Wand 122B des
ersten Dichtungselements 102 definiert wird, im Wesentlichen ähnlich ist.
Außerdem
erstrecken sich gegenüberliegende
geneigte Wände, wozu
die radial innere Wand 144A und die radial äußere Wand 144B gehören, in
der Auskehlung 134 zu deren flacher Unterseite 136 und
definieren einen Winkel α2,
der dem Winkel, der von der radial inneren Wand 124A und
der radial äußeren Wand 124B des ersten
Dichtungselements 102 gebildet wird, im Wesentlichen ähnlich ist.
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Das
zweite Dichtungselement 104 umfasst auch eine radial innere
Lippe 148 und eine radial äußere Lippe 150 an
dem axialen Ende, das mit dem ersten Dichtungselement 102 in
Eingriff kommt. Ein zusätzlicher
Vorsprung 152 kann so aus gebildet werden, dass er sich
von der inwärtigsten
radialen Wand des zweiten Dichtungselements 104 nach innen
erstreckt.
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Bezug
nehmend auf die 2, 3, 4A und 4B,
greifen das erste Dichtungselement 102 und das zweite Dichtungselement 104 zusammenwirkend
ineinander, um die Verbunddichtung 100 zu definieren. Da
der Winkel α1,
der zwischen den Oberflächen 140A und 140B,
die sich von dem Mündungsteil 130 zu
dem Verengungsteil 132 erstrecken, definiert wird, näherungsweise
60° oder
größer ist,
verbessert er die Einfachheit des Zusammensetzens des ersten Dichtungselements 102 mit
dem zweiten Dichtungselement 104, wobei es dem Vorsprung 114 ermöglicht wird,
sich leichter mit dem Verengungsteil 132 auszurichten.
Darüber
hinaus ermöglicht
es der Winkel α2,
der dem Winkel α1
im Wesentlichen ähnlich
ist, dass während
des Zusammenbauens, bevor der axiale Vorsprung 114 durch
den Halsteil 132 des zweiten Dichtungselements 102 und in
die Auskehlung 134 gebracht wird, die gegenüberliegenden
Oberflächen 124A und 124B des
ersten Dichtungselements 102 mit den gegenüberliegenden Oberflächen 140A und 140B des
zweiten Dichtungselements 104 in Eingriff kommen und sich
mit ihnen ausrichten. Wenn der axiale Vorsprung 114 in
der Auskehlung 134 des zweiten Dichtungselements 104 angeordnet
ist, tritt eine Wechselwirkung zwischen den sich radial erstreckenden
Teilen des axialen Vorsprungs 114 und des Verengungsteils 132 des
zweiten Dichtungselements 104 auf, um ein Verhaken zwischen
dem ersten Dichtungselement 102 und dem zweiten Dichtungselement 104 zu
bewirken. Da der Winkel β näherungsweise
90° oder
größer ist, sorgt
er für
ein wirkungsvolles Verhaken zwischen den Dichtungselementen 102 und 104 und
verringert die Möglichkeit,
dass sich die zwei Dichtungselemente 102 und 104 während des
Einbaus der Dichtung 100 in ein Maschinenelement versehentlich
trennen.
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In
der bezüglich
der 2, 3, 4A und 4B gezeigten
und beschriebenen Ausführungsform
kommen die gegenüberliegenden
Oberflächen 120A und 120B des
ersten Dichtungselements 102 über eine axiale Strecke, die
näherungsweise
ein Drittel (d.h. das obere Drittel, wie in den 2 und 3 gezeigt)
der gesamten axialen Länge
des zweiten Dichtungselements 104 beträgt, mit den gegenüberliegenden
Oberflächen 140A und 140B des zweiten
Dichtungselements 104 in Eingriff, wenn sie zu einer Dichtung 100 zusammengesetzt
sind. Außerdem kommt
der axiale Vorsprung 114 des ersten Dichtungselements 102 über eine
axiale Strecke von näherungsweise
einem Drittel (d.h. dem mittleren Drittel, wie in den 2 und 3 gezeigt)
der gesamten axialen Länge
des zweiten Dichtungselements 104 mit der Auskehlung 134 des
zweiten Dichtungselements in Eingriff. Diese Beziehungen helfen wiederum,
ein einfaches und wirkungsvolles Zusammensetzen des ersten Dichtungselements 102 und des
zweiten Dichtungselements 104 zu ermöglichen, während sie auch dafür sorgen,
dass die sich ergebende Dichtung 100 stabil und wirkungsvoll
ist.
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Es
wird nun auf 5 Bezug genommen, in der eine
Querschnittsansicht einer Dichtung 100, die in eine Maschinenumgebung
eingebaut ist, gezeigt ist. Die Maschinenumgebung kann ein erstes
Maschinenelement, wie beispielsweise einen Kolben oder eine Stange 160,
und ein zweites Maschinenelement, wie beispielsweise eine Bohrung
oder einen Zylinder 162, umfassen. Die Stange 160 ist
in dem Zylinder 162 so angeordnet, dass zwischen ihnen
ein im Wesentlichen ringförmiger
Raum 164 definiert wird. In dem Zylinder 162 kann
eine im Wesentlichen ringförmige
Aushöhlung 166 definiert
werden, und die Dichtung 100 kann in der Aushöhlung 166 angeordnet
werden. In einer anderen Ausführungsform kann
die ringförmige
Aushöhlung 166 in
der Stange 160 ausgebildet werden, wie Durchschnittsfachleute wissen
werden. In Betrieb kann sich die Stange 160 relativ zu
dem Zylinder 162 drehen, und sie kann entlang der Längsachse 168 relativ
zu dem Zylinder 162 axial verschoben werden, oder Beides.
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Die
radial äußere Lippe 116 des
ersten Dichtungselements 102 berührt eine Wand der Aushöhlung 166,
wobei sie eine Fluiddichtung damit ausbildet, und die radial innere
Lippe 118 des ersten Dichtungselements 102 berührt eine
Oberfläche
der Stange 160, wobei sie eine Fluiddichtung damit ausbildet. Die
Lippen 116 und 118 des ersten Dichtungselements 102 können radial
zueinander verschoben werden (wie durch gestrichelte Linien angegeben), so
dass das erste Dichtungselement 102, oder mindestens ein
Teil davon, im Allgemeinen unter radialer Kompression steht. In ähnlicher
Weise kann die radial äußere Lippe 150 des
zweiten Dichtungselements 104 die Wand der Aushöhlung 166 berühren, und
die radial innere Lippe 148 des zweiten Dichtungselements 104 kann
die Oberfläche
der Stange 160 berühren,
um zusätzliche
Fluiddichtungen zu schaffen. Der radiale Vorsprung 152 kann
ebenfalls die Oberfläche
der Stange 160 be rühren,
um eine zusätzliche Fluiddichtung
zu schaffen, um für
Stabilität
der Dichtung 100 in ihrem eingebauten Zustand zu sorgen, oder
um sowohl als Fluiddichtung als auch als Stabilisierungsstruktur
zu wirken.
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Es
wird nun auf 6 Bezug genommen, worin eine
Dichtung 200 gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Die Dichtung 200 umfasst
ein erstes Dichtungselement 202 und ein zweites Dichtungselement 204,
die im Wesentlichen genauso gestaltet sind wie die Dichtungselemente 102 und 104 der
unter Bezugnahme auf die 2 und 3 gezeigten
und beschriebenen Dichtung 100. Der axiale Vorsprung 214 des
ersten Dichtungselements 202 (und die entsprechende Auskehlung 234 des
zweiten Dichtungselements 204) weist jedoch keine im Wesentlichen
flache Unterseite auf, sondern weist vielmehr eine im Wesentlichen
bogenförmige
Spitze 226 auf, die zwischen gegenüberliegenden geneigten Oberflächen 224A und 224B überleitet.
In der in 6 gezeigten Ausführungsform
bilden die geneigten Oberflächen 224A und 224B einen
Winkel α2,
der von dem Winkel α1 verschieden
ist; die Oberflächen 224A und 224B können jedoch
auch so geneigt sein, dass sie einen Winkel α2 bilden, der im Wesentlichen
gleich dem Winkel α1
ist.
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Während die
Erfindung verschiedenen Modifizierungen und alternativen Ausführungsformen
zugänglich
sein mag, wurden spezifische Ausführungsformen in den Zeichnungen
beispielhaft gezeigt und hierin detailliert beschrieben. Es sollte
sich jedoch verstehen, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten
offenbarten Ausführungsformen
beschränkt
sein soll. Vielmehr umfasst die Erfindung alle Modifizierungen, Äquivalente
und Alternativen, die in den Geist und Umfang der Erfindung, wie
sie durch die folgenden angefügten
Ansprüche
definiert ist, fallen.